CN111039605A - 仿石材透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种仿石材透水砖及其制备方法。该仿石材透水砖包括层叠的透水面层和透水底层，按重量份计，形成透水面层的第一原料包括：100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂。相比于现有技术中面层所用的有机胶黏剂，本发明通过对面层中无机透水材料、无机胶黏剂和其余各组分的用量进行调整，实验证明，仿石材透水砖能够在保证强度、具有石材纹理的前提下，具有优异的透水和耐磨效果。

Description

仿石材透水砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种仿石材透水砖及其制备方法。
背景技术
现有的天然石材因其优美的外观而广受喜爱，但天然石材表面致密且不透水，因此有必要研发透水性好的仿石材透水砖。
现有技术中公开了一种仿石材透水砖及其制作方法，仿石材透水砖由混凝土基层和设置在混凝土基层上的仿石材面层组成，仿石材面层由高分子胶凝材料和面层骨料支撑，具有良好的滤水性能。
然而，上述制作方法中均需要用到有机胶黏剂，制备的透水砖虽然提供一定的透水性和抗压性能，但是仍然存在成本较高、耐磨低、强度低、使用寿命短等问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种仿石材透水砖及其制备方法，以解决现有技术中仿石材透水砖耐磨性差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种仿石材透水砖，包括层叠的透水面层和透水底层，按重量份计，形成透水面层的第一原料包括：100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂。
进一步地，面层骨料为硅砂，优选硅砂为有色硅砂，优选硅砂的粒径为0.05mm～2mm。
进一步地，面层骨料为表面包覆有亲水性高分子胶凝材料的风积砂。
进一步地，面层无机透水材料选自水泥、硅藻土、膨润土和珍珠岩中的任一种或多种。
进一步地，无机胶黏剂选自硅酸盐胶黏剂、磷酸盐胶黏剂和水玻璃胶黏剂中的任一种或多种。
进一步地，透水面层的厚度为10～20mm。
进一步地，形成透水底层的第二原料包括：100份的底层骨料、1～20份的底层无机透水材料和0.1～3份的减水剂。
进一步地，透水底层的厚度为45～55mm。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述的仿石材透水砖的制备方法，包括以下步骤：将包括100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂的第一原料铺设至透水底层上并压制成型，得到成型砖体，以使成型砖体包括层叠的透水底层和透水面层；对成型砖体进行养护，得到仿石材透水砖。
进一步地，面层骨料为预处理硅砂，得到预处理硅砂的步骤包括：将风积砂与亲水性高分子胶凝材料混合并固化，以使高分子胶凝材料形成包覆于风积砂表面的薄膜。
进一步地，在对成型砖体进行养护的步骤中，养护温度为20～60℃，湿度为RH75～95％，养护时长为24～96h。
应用本发明的技术方案，提供了一种仿石材透水砖，该仿石材透水砖中形成面层的第一原料使用无机透水材料和无机胶黏剂，相比于现有技术中面层所用的有机胶黏剂，本发明通过对面层中无机透水材料、无机胶黏剂和其余各组分的用量进行调整，实验证明，仿石材透水砖能够在保证强度、具有石材纹理的前提下，具有优异的透水和耐磨效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施方式所提供的一种仿石材透水砖的剖面结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、透水面层；20、透水底层。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中仿石材透水砖的制作方法中均需要用到有机胶黏剂，制备的透水砖虽然提供一定的透水性和抗压性能，但是仍然存在成本较高、耐磨低、使用寿命短等问题。
本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种仿石材透水砖，如图1所示，包括层叠的透水面层10和透水底层20，按重量份计，形成透水面层10的第一原料包括：100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂。
由于仿石材透水砖中形成面层的第一原料使用无机透水材料和无机胶黏剂，相比于现有技术中面层所用的有机胶黏剂，本发明通过对面层中无机透水材料、无机胶黏剂和其余各组分的用量进行调整，实验证明，仿石材透水砖能够在保证强度、具有石材纹理的前提下，具有优异的透水和耐磨效果。
在本发明的上述仿石材透水砖中，形成透水面层10的第一原料包括面层骨料和面层无机透水材料，面层无机透水材料可以选自硅藻土、膨润土和珍珠岩中的任一种或多种。上述面层骨料可以为硅砂，为了使仿石材色系多样，优选地，硅砂可以根据需要着上各种颜色，以得到有色硅砂；并且，为了在保证仿石材透水砖强度的同时，提高其透水性，优选地，上述硅砂的粒径为0.05mm-2mm。
为了进一步提高上述仿石材透水砖的透水性，优选地，上述无机胶黏剂选自硅酸盐胶黏剂、磷酸盐胶黏剂和水玻璃胶黏剂中的任一种或多种。
为了进一步提高上述仿石材透水砖的透水性，优选地，上述面层骨料为表面包覆有亲水性高分子胶凝材料的风积砂，采用包括固化剂、交联剂和环氧树脂的原料形成上述高分子胶凝材料。通过采用微颗粒覆膜技术进行砂粒界面改性，当水接触时，使水的界面张力迅速降低，打破微孔隙上水界面张力与重力的平衡，实现砂粒间微米级孔隙透水与滤水。
更为优选地，上述固化剂为脂肪族多胺固化剂和/或脂环族多胺类固化剂；上述环氧树脂为脂肪族环氧树脂和/或氢化双酚A型环氧树脂；并且，上述交联剂为酚醛胺交联剂。
沙漠中的天然风积沙由于成分复杂，表面含有大量的泥份和杂相矿物，因此在包覆前优选对风积沙进行优选和预处理，具体步骤为：优选出内蒙自治区尤其是浑善达克腹地的风积沙为主要原料，并采用物理和化学的方法进行预处理，再经水力擦洗工艺进行除尘，酸洗溶解其表层附着的杂相矿物，最终经低温强风吹干处理，获得精制原料砂。
为了在保证仿石材透水砖强度的同时，进一步提高其透水性，优选地，本发明的上述仿石材透水砖中透水面层10的厚度为10～20mm。
为了提高仿石材透水砖的耐磨性和透水性，在一种优选的实施方式中，形成透水底层20的第二原料包括：100份的底层骨料、15～40份的底层胶黏剂和减水剂。
在上述优选的实施方式中，底层骨料可以选自碎石、硅砂和石英砂中的任一种或多种；但并不局限于上述种类，本领域技术人员可以根据现有技术对上述底层骨料的种类进行合理选取。上述底层胶黏剂优选为无机胶黏剂，选自硅酸盐胶黏剂、磷酸盐胶黏剂和水玻璃胶黏剂中的一种或几种。上述底层减水剂也可以为现有技术中常规的减水剂，本领域技术人员可以根据现有技术对上述底层减水剂种类和用量进行合理选取，在此不再赘述。
为了在保证仿石材透水砖强度的同时，进一步提高其透水性，优选地，本发明的上述仿石材透水砖中透水底层20的厚度为45～55mm。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述仿石材透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将包括100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂的第一原料铺设至透水底层20上并压制成型，得到成型砖体，以使该成型砖体包括层叠的上述透水底层和透水面层；对成型砖体进行养护，得到仿石材透水砖。
为了进一步提高上述仿石材透水砖的透水性，在一种优选的实施方式中，上述面层骨料为预处理硅砂，得到该预处理硅砂的步骤包括：将风积砂与亲水性高分子胶凝材料混合并固化，以使高分子胶凝材料形成包覆于风积砂表面的薄膜。
在对成型砖体进行养护的步骤中，为了使透水砖进一步固化完成，具有更高的抗压性能等，优选地，养护温度为20～60℃，湿度为RH75～95％，养护时长为24-96h。
下面将结合实施例和对比例进一步说明本发明的上述仿石材透水砖及其制备方法。
实施例1
本实施例中提供了一种仿石材透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将包括100重量份、粒径满足1～10mm的碎石、1重量份的水泥(42.5型号)和0.1重量份的聚羧酸减水剂(弗克)的第二原料加水搅拌均匀后，运送到成砖机中压制成型，得到厚度为40mm的透水底层；
将丙烯酸树脂、酚醛胺交联剂氢化双酚A型环氧树脂按照2：6：13的重量比混合反应得到高分子胶凝材料；
将粒径满足2.1～2.5mm的风积砂与上述亲水性高分子胶凝材料按100：1的重量比混合并固化，使高分子胶凝材料形成包覆于风积砂表面的薄膜，得到预处理硅砂；
将包括100重量份的上述预处理硅砂(作为面层骨料)、1重量份的水泥(52.5型号)和15重量份的水玻璃胶黏剂的第一原料加水搅拌均匀后，铺设到成砖机中透水底层上压制成型，以在透水底层上形成厚度为14.5mm的透水面层，得到成型砖体；
对成型砖体进行养护，养护温度为15℃，湿度为RH70％，养护时长为20h，得到仿石材透水砖。
实施例2
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第一原料包括100份的上述预处理硅砂、20份的水泥(52.5型号)和40份的硅酸盐胶黏剂，透水面层的厚度为20mm。
实施例3
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第一原料包括100份的上述预处理硅砂、10份的水泥(52.5型号)和20份的硅酸盐胶黏剂，透水面层的厚度为16mm。
实施例4
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
风积砂的粒径满足1.5～2mm。
实施例5
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
所述面层骨料为普通硅砂，粒径满足1.5～2mm。
实施例6
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第二原料包括100份的碎石、15份的水泥(42.5型号)和0.3重量份的减水剂，得到透水底层的厚度为45mm。
实施例7
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第二原料包括100份的碎石、20份的水泥(42.5型号)和3重量份的减水剂，得到透水底层的厚度为55mm。
实施例8
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
在对成型砖体进行养护的步骤中，养护温度为20℃，湿度为RH75％，养护时长为24h。
实施例9
本实施例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
在对成型砖体进行养护的步骤中，养护温度为60℃，湿度为RH95％，养护时长为96h。
实施例10
本实施例中提供了一种仿石材透水砖的制备方法，包括以下步骤：
将包括100重量份、粒径为1～10mm的碎石、30重量份的水泥(42.5型号)和0.3重量份的减水剂的第二原料加水搅拌均匀后，运送到成砖机中压制成型，得到厚度为50mm的透水底层；
将丙烯酸树脂、酚醛胺交联剂和氢化双酚A型环氧树脂按照2：6：13的重量比混合反应得到高分子胶凝材料；
将粒径满足0.05～1mm的风积砂与上述亲水性高分子胶凝材料按100:1的重量比混合并固化，使高分子胶凝材料形成包覆于风积砂表面的薄膜，得到预处理硅砂；
将包括100重量份的上述预处理硅砂、5重量份的水泥(52.5型号)和20重量份的硅酸盐胶黏剂的第一原料加水搅拌均匀后，铺设到成砖机中透水底层上压制成型，以在透水底层上形成厚度为10mm的透水面层，得到成型砖体；
对成型砖体进行养护，养护温度为30℃，湿度为RH80％，养护时长为60h，得到仿石材透水砖。
对比例1
本对比例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第一原料包括100份的上述预处理硅砂、25份的水泥(52.5型号)和10份的硅酸盐胶黏剂。
对比例2
本对比例中提供制备方法与实施例1采用相同的压制成型工艺条件，与实施例1的区别在于：
第一原料包括100份的上述预处理硅砂、25份的水泥(52.5型号)和10份的环氧树脂胶黏剂，面层骨料为普通硅砂，粒径满足0.05～2mm。
对上述实施例1～9和对比例1～2中仿石材透水砖的抗压强度和透水系数进行测试。
抗压强度的测试：
根据《透水砖》(JG/T945-2005)中附录A的规定对抗压强度进行测试，所得结果如表1所示。
透水系数的测试：
根据《透水砖》(JG/T945-2005)中6.6的规定对抗压强度进行测试，所得结果如表1所示。
表1
仿石材透水砖 抗压强度(MPa) 透水系数ml/(min*c㎡)
实施例1 32.7 1.8
实施例2 35.6 2.0
实施例3 31.8 1.6
实施例4 30.3 2.4
实施例5 16.0 0.3
实施例6 32.5 1.7
实施例7 39.6 1.4
实施例8 33.0 2.5
实施例9 33.8 2.6
实施例10 41.4 1.5
对比例1 28.5 1.2
对比例2 31.0 1.8
从上表可以看出，相比于对比例1～2，上述实施例1～10中的仿石材透水砖能够具有更高的抗压强度和透水系数。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
1、仿石材透水砖中形成面层的第一原料使用无机透水材料和无机胶黏剂，相比于现有技术中面层所用的有机胶黏剂，本发明通过对面层中无机透水材料、无机胶黏剂和其余各组分的用量进行调整，实验证明，仿石材透水砖能够在保证强度、具有石材纹理的前提下，具有优异的透水和耐磨效果；
2、通过采用微颗粒覆膜技术进行砂粒界面改性，当水接触时，使水的界面张力迅速降低，打破微孔隙上水界面张力与重力的平衡，实现砂粒间微米级孔隙透水与滤水。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种仿石材透水砖，包括层叠的透水面层和透水底层，其特征在于，按重量份计，形成所述透水面层的第一原料包括：
100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂。
2.根据权利要求1所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述面层骨料为硅砂，优选所述硅砂为有色硅砂，优选所述硅砂的粒径为0.05mm～2mm。
3.根据权利要求1所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述面层骨料为表面包覆有亲水性高分子胶凝材料的风积砂。
4.根据权利要求1所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述面层无机透水材料选自水泥、硅藻土、膨润土和珍珠岩中的任一种或多种。
5.根据权利要求1所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述无机胶黏剂选自硅酸盐胶黏剂、磷酸盐胶黏剂和水玻璃胶黏剂中的任一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述透水面层的厚度为10～20mm。
7.根据权利要求1所述的仿石材透水砖，其特征在于，形成所述透水底层的第二原料包括：
100份的底层骨料、1～20份的底层无机透水材料和0.1～3份的减水剂。
8.根据权利要求7所述的仿石材透水砖，其特征在于，所述透水底层的厚度为45～55mm。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的仿石材透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包括100份的面层骨料、1～20份的面层无机透水材料和15～40份的无机胶黏剂的第一原料铺设至透水底层上并压制成型，得到成型砖体，以使所述成型砖体包括层叠的所述透水底层和透水面层；
对所述成型砖体进行养护，得到所述仿石材透水砖。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述面层骨料为预处理硅砂，得到所述预处理硅砂的步骤包括：
将风积砂与所述亲水性高分子胶凝材料混合并固化，以使所述高分子胶凝材料形成包覆于所述风积砂表面的薄膜。
11.根据权利要求9或10中所述的制备方法，其特征在于，在对所述成型砖体进行养护的步骤中，养护温度为20～60℃，湿度为RH75～95％，养护时长为24～96h。
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